第2章物联网体系结构

2020/4/26,.,物联网应用技术与实践,2016.8,2020/4/26,.,2.1物联网的功能2.1.1物联网的功能特征,从物联网的功能上来说，它应该具备以下四个特征。第一个特征是全面感知能力，可以利用RFID、传感器、二维条形码等获取被控/被测物体的信息。第二个特征是数据信息的可靠传递，可以通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去。,2020/4/26,.,第三个特征是可以智能处理，利用现代控制技术提供的智能计算方法，对大量数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。第四个特征是可以根据各个行业、各种业务的具体特点形成各种单独的业务应用，或者整个行业及系统的建成应用解决方案。,2020/4/26,.,2.1.2物联网的基本功能物联网功能在于能基于云计算的SPI等营运模式，在内网（Intranet）、专网（Extranet/VPN）或互联网（Internet）环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控（隐私保护）乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、进程控制、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面（Dashboard）等管理和服务功能，实现对“万物”（Things）的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化服务。,2020/4/26,.,2.2物联网的体系结构2.2.1物联网的组成物联网作为一种形式多样的聚合性复杂系统，涉及了信息技术自上而下的每一个层面，其体系架构一般可分为感知层、网络层、应用层三个层面。其中公共技术不属于物联网技术的某个特定层面，而是与物联网技术架构的三层都有关系，它包括标识与解析、安全技术、网络管理和服务质量QoS（QualityofService，QoS）管理等内容。物联网体系结构图如图2.1所示。,2020/4/26,.,物联网体系结构图,2020/4/26,.,2.2.2物联网感知层,第一层是感知层，物联网中由于要实现物与物和人与物的通信，感知层是必须的。感知层主要实现物体的信息采集、捕获和识别。即以二维码、RFID、传感器为主，实现对“物”的识别与信息采集。感知层是物联网发展和应用的基础。例如，张贴安装在设备上的RFID标签和用来识别RFID信息的扫描仪、感应器都属于物联网的感知层。现在的高速公路不停车收费系统、超市仓储管理系统等都是基于这一类结构的物联网。,2020/4/26,.,感知层示意图,2020/4/26,.,2.2.3物联网网络层第二层是网络层。网络是物联网最重要的基础设施之一。网络层在物联网模型中连接感知层和应用层，具有强大的纽带作用，高效、稳定、及时、安全地传输上下层的数据。网络层，即异构融合的泛在通信网络，它包括了现有的互联网、通信网、广电网以及各种接入网和专用网，通信网络对采集到的物体信息进行传输和处理。,2020/4/26,.,网络层是物联网的神经系统，主要进行信息的传递。网络层要根据感知层的业务特征，优化网络特性，更好地实现物与物之间、物与人之间以及人与人之间的通信，这就要求建立一个端到端的全局物联网络。任何终端节点在物联网中都应能实现泛在互联。由节点组成的网络末端网络，例如传感器网、RFID、家居网、个域网、局域网、体域网、车域网等，连接到物联网的异构融合网络上，从而形成一个广泛互联的网络。,2020/4/26,.,物联网中常用的数据传输技术,2020/4/26,.,2.2.4物联网应用层第三层是应用层。应用层主要包括服务支撑层和应用子集层。物联网的核心功能是对信息资源进行采集、开发和利用。服务支撑层的主要功能是根据底层采集的数据，形成与业务需求相适应、实时更新的动态数据资源库。,2020/4/26,.,应用层将为各类业务提供统一的信息资源支撑，通过建立、实时更新可重复使用的信息资源库和应用服务资源库，使得各类业务服务根据用户的需求随需组合，使得物联网的应用系统对于业务的适应能力明显提高。该层能够提升对应用系统资源的重用度，为快速构建新的物联网应用奠定基础，满足在物联网环境中复杂多变的网络资源应用需求和服务。,2020/4/26,.,2.3物联网关键技术物联网作为一种形式多样的聚合性复杂系统，在感知层主要涉及传感器、RFID、硬件技术、电源和能量储存技术等关键技术，在网络层主要涉及网络与通信、信息处理等关键技术，在应用层主要涉及发现与搜索引擎技术、软件和算法技术、数据和信号处理技术等关键技术。还包括物联网公共技术。在物联网的应用开发过程中，每个层面所涉及的技术，也有交叉，并不是绝对的。,2020/4/26,.,经过近几年的快速发展，各国不同的单位和机构均初步建立了各自的物联网技术方案。例如，欧盟于2009年9月发布的欧盟物联网战略研究路线图白皮书中列出了13类物联网关键技术，它包括物联网体系结构技术、标识技术、通信技术、网络技术、发现与搜索引擎技术、软件和算法技术、硬件技术、数据和信号处理技术、关系网络管理技术、电源和能量储存技术、安全与隐患技术、标准化与相关技术等。物联网的关键技术如图2.5所示。,2020/4/26,.,物联网的关键技术,2020/4/26,.,2.4物联网产业结构2.4.1物联网行业产业链结构,物联网产业实际上是一条贯穿传感器/芯片厂商、通信模块提供商、中间件及应用开发商、系统集成商、服务提供商以及电信运营商的完整产业链，整个物联网的产业链几乎覆盖了社会经济领域的各个角落。物联网行业产业链结构如图2.6所示。,2020/4/26,.,目前，我国产业链各环节的发展存在不均衡性特点，产业链中的硬件设备制造环节企业数量较多，而芯片设计制造、软件应用及开发环节相对薄弱，相关技术研发水平和标准制定工作比较落后，集成商多选择的是国外软件、芯片等产品。物联网所涉及范围很广，其未来发展重任远不是一个企业或是一个行业能够担当的。物联网在城市公共安全、工业安全生产、环境监控、智能交通、智能家居、公共卫生、健康监测等多个领域的广泛用途也意味着需要各行各业的通力合作，跨行业之间的合作成为物联网发展的必然趋势。,2020/4/26,.,2.4.2